Elektronika | Akusztika » Papp Sándor Róbert - Hegedűhang szintézise fizikai modellezés segítségével

Hegedőhang szintézise fizikai modellezés segítségével Papp Sándor Róbert V. Vill, ps421@hszkbmehu Konzulens: Dr. Sujbert László, MIT, sujbert@mitbmehu 2 Elıszó Napjainkban a számítástechnikai eszközök fejlıdése a hangszintézis számára óriási lehetıségeket nyitott meg. A hangszerek hangja elektronikusan elıállíthatóvá válik, melynek során az ún. fizikai modellezéssel történı szintézis adja a legjobb eredményt A hegedő különleges hangszer. A hegedőhangot vizsgálva annak idıbeli és frekvenciabeli jellemzıi mőszerrel könnyen kimutathatók, azonban a hangszínt meghatározó fı okok rejtve maradnak. Ennek oka az, hogy a hegedőhang kialakulásának folyamatában nehéz különválasztani a hangszer felépítése, strukturális tulajdonságai által meghatározott objektív paramétereket és peremfeltételeket azon szubjektív paraméterektıl, amelyeket maga a játékos határoz meg. Éppen ezért általánosan kimondható, hogy a

hegedőhang szintézisének problémája összefügg magával a hegedőjátékkal Ezen összetett rendszer azonosítása során – muzsikusi tapasztalataimat is felhasználva – egyrészt egy szemléletes fizikai modell kialakítására törekedtem, másfelıl figyelembe vettem az ismert tanszéki modellt, amelynek mőködését a hegedőhang szintézise szempontjából elemeztem. A rezgı húr fizikai modellezésének egyik eszköze a waveguide-struktúra, amelyet a hegedőhang elıállításához folyamatos rezgésfenntartásra kell bírnunk. A húr vonóval való gerjesztésének modellezéséhez meg kell vizsgálnunk, hogy az ún. Helmholtzféle klasszikus modellt hogyan kell interpretálni a waveguide numerikus módszerével A Helmholtz-modell ugyanis egy egyszerő megfigyelésen alapuló, hozzávetıleges modellnek bizonyult. A vizsgálat és a szintézis során a Helmholtz-féle modellt sikerült egy kézben tartható, az eddigieknél jóval stabilabb folyamatként

realizálni. Ez a gerjesztési modell a jelenlegi kutatásaim fı eredménye A gerjesztési modell ismeretében mód nyílik arra, hogy jobban megismerjük és pontosítsuk, illetve modellezzük azokat a fizikai jellemzıket, amelyek befolyásolják a minıségi hegedőhang kialakulását. A húr és a hangszertest, valamint a vonó által megszabott leglényegesebb jellemzık szerepelnek a gerjesztési modellben, de a játékos technikája és játékmódja által meghatározott jellemzık már külön modelleket igényelnek, melyek lehetıvé teszik a szintézis során különbözı hangszínek és zenei effektusok elıállítását. Dolgozatom rövid tartalma a következı: egy nem-szokványos hangszerismertetı után a hangkeltés nehezen megközelíthetı fizikai jelenségének matematikai leírása: a hegedő modellezése és a szintézis eddig elért eredményének bemutatása következik 3 Tartalom 1. Hangszerismereti összefoglaló 5 1.1 A hegedőhang képzése zenészi

megközelítésben: zenei kifejezıeszközök fejlesztése és alkalmazásuk . 5 1.11 A hegedő születése, dinamikus elıretörése a zene világában, a mővészi alkalmazások . 5 1.12 Alapismeretek a hangszer építésérıl 7 1.13 Mővészi visszahatás a zenére, a fejlesztések, az ’optimális hegedülés’ problematikája. 11 1.2 A hegedő, mint rezgı rendszer ismeretlen tartalékainak felderítése: akusztikai megfigyelések, fizikai modellek. 13 2. A hegedő elektronikus hangszintézise 16 2.11 A hangszerek felosztása a lehetséges szintézisük szempontjából 16 2.12 Az ún fizikai szintézis alapelvei, általános struktúrák 16 2.13 A vonó korábbi gerjesztési modellje és a tanszéki elızmények bemutatása . 19 2.2 A folyamatos rezgésfenntartás a waveguide struktúrában 21 2.21 A rezonancia matematikai feltétele, ennek szemléletes fizikai tartalma 21 2.22 A rezonancia szerepe a vonó gerjesztési modelljében, matematikai, fizikai megfontolások . 22

2.3 Egy megoldási javaslat bemutatása, amely teljesíti az elıírt fizikai és matematikai feltételeket . 24 2.31 Az újabb gerjesztési modell, és a modellezés során kapott kimenet bemutatása . 25 2.32 Következmények: a szuperpozíció újabb értelmezése a húrmodellekben 26 3. A modell paraméterek leírása, a mérések bemutatása 28 3.1 Az egypólusú szőrıparaméterek mérése 28 3.2 A törtrész szőrı paramétereinek beállítása 31 3.3 Ötletek a hangszertest átviteli függvényének mérésére 33 4.1 A dolgozatban leírtak összefoglalása 35 4.2 A hangzó zenei anyag ismertetése 36 4.3 Az alkalmazás kiterjesztésének lehetıségei 36 4.31 További feladatok a hegedőhang szintézisében 37 4.31 Más hangszerek hangjának szintézise 37 Irodalomjegyzék. 38 4 1. Hangszerismereti összefoglaló 1.1 A hegedőhang képzése zenészi megközelítésben: zenei kifejezıeszközök fejlesztése és alkalmazásuk 1.11 A hegedő születése, dinamikus

elıretörése a zene világában, a mővészi alkalmazások A hegedő szülıhazája Itália, Németország, Franciaország, melyek mint gazdaságikulturális-politikai nagyhatalmak ma is az Európai Unió kontinentális vezetı államai. A reneszánszban felhalmozott technikai-mővészi tudásnak köszönhetjük a hegedő születését. A számtalan, ekkor kifejlesztett vonós hangszer között, a hegedő bizonyult a legsikeresebbnek, egy érzelmeket is kifejezni tudó, erıs hangú hangszert sikerült létrehozni, olyat, amit a kor zenei ízlése már nagyon várt A hegedő négyhúros változata 1550 körül jelent meg, korábbi háromhúros változata 1520 körül, Milánó környékén. Kezdetben az ún violákkal együtt használták zenekarokban, fıleg a korabeli szórakoztató zenék kedvelt hangszereként A legrégebbi fennmaradt hegedők Bresciában készültek, a leghíresebbek pedig Cremonában. A hegedő klasszikus formája, a hegedőépítés virágkora és a

hegedőzene kialakulása egyaránt a 17. századra tehetı A kb 1760 elıtti olasz mesterek lakkozási mővészete a késıbb már nem ismert nyersanyagokon és eljárásokon alapult, sem akusztikai sem optikai hatását nem érték utol. [3] A hegedő a barokk kor új hangszere lett. Az instrumentális barokk zene fejlesztésében az élvonalban járó hangszerkészítı mőhelyek és zeneszerzı muzsikusok egyaránt részt vettek A régi reneszánsz zene ugyanis elsısorban vokális jellegő volt, a vonós hangszerek az énekszólamokat erısítették (a tiszta intonáció és megfelelı hangerı miatt), imitálták (utánozták) és dúsították (a harmóniákat). A hegedőkészítés mellett a hegedőmővek komponálásában és elıadásában egyaránt élen járó itáliaiak szívesen adták át szellemi találmányukat szerte Európában. E nagy mesterek voltak [2]: • • • Arcangelo Corelli olasz zeneszerzıt és hegedővirtuózt már életében a "mesterek

mesteré"-nek nevezték. İt minden jelentısebb hegedős szellemi ısatyjának tekintett. Antonio Vivaldi, „a barokk géniusza” Tartini, a "nemzetek tanítómestere", a kombinációs hangok (a különbségi hangok1) felfedezıje (1714). Felfedezését csak 1754-ben Trattato di musicában hozta nyilvánosságra. Az összegzési hangokat Helmholtz figyelte meg, Lehre von den Tonempfindungen.(1863) c könyvében foglalta össze tapasztalatait [3] 1 5 • Geminiani "a hegedőmővészet feltalálója", (1751-ben, Londonban kiadott hegedőiskolája: The Art of Playing on the Violin), • "Egy Isten, egy Veracini", • Locatelli, a "18. század Paganinije", • Pugnani, "a nagy vonók mestere", • Viotti, Pugnani növendéke, a mővészi szintő francia hegedőiskola megalapítója. A precíz német zenei világ aktív, naprakész együttmőködésének jellemzı példái: • • J.S Bach, aki maga is kiváló hegedős

volt, számos mővében átiratokat készített az általa nagyra becsült Antonio Vivaldi concertóiból, ezzel is tanulmányozva az olasz stílus jellemzıit A ’tudós hegedős’ Leopold Mozart (a nagy zeneszerzı és szintén kiválóan hegedülni tudó W.A Mozart édesapja) Versuch eine Violinschule címő 1756ban kiadott mőve mutatja azt az enciklopédikus tudást, amellyel egy korabeli muzsikus rendelkezett. [10] A francia hegedőmővészet is hamarosan bekapcsolódott ebbe a kulturális vérkeringésbe, Viotti munkásságának köszönhetıen, és új utakat nyitott a fejlıdésben. A hegedő ıstörténetét elemezve látható, hogy ez az egyébként drága ’zenei csúcstechnológia’ általánosan elterjedt volt, amely elsısorban a tehetısebb, gazdag zenekedvelı emberek örömét szolgálta, de sok muzsikus tisztes megélhetését is biztosította. Olyannyira fontos hangszer volt, hogy nem volt zeneszerzı, aki nem ismerte jól, a legnagyobbak pedig a hegedülést

mővészi szinten mővelték. (Például JS Bach, W.A Mozart) 6 1.12 Alapismeretek a hangszer építésérıl "A hangszerek királynıje a több mint 70 darabból készült "hegedő", avatatlan kézben bosszantó játékszer, a mővész kezében bámulatot keltı eszköz: a rezonancia mőszere, amelybıl hangokat lehet kicsalni. Hangja betölti a hangversenytermeket, templomokat." [21] Yehudi Menuhin, William Primrose: Violin and Viola c. könyvében pedig azt olvashatjuk, hogy a hegedő 80 vagy 84 fadarab együttese [20] A hegedő A tetı, a tıke, a lécek, gerendák radiálisan darabolt fenyıbıl, a hát, a csiga radiális illetve ritkán érintıs darabolású jávorfából készülnek [21]. A jávorfa szép fodrai adják (persze, ha fodros) a hegedő "habos" hátát. A jó hangú hegedő készítéséhez szükséges geometriai arányok kialakításában a faanyag tulajdonságai meghatározó szerepet töltenek be, statikai és akusztikai

szempontból egyaránt. A rezonanciában a fa sejtszerkezeti elrendezésével összefüggıen a fa fajsúlya és rugalmassága játssza a fı szerepet Ennek ismerete igen nagy szakértelmet és gyakorlatot kíván. A hangszer készítése közben a mesterek a hangszer hangját befolyásoló formánsok (Fuhr-hangok) rezgésszámait, erısítésük arányait rendszeresen ellenırzik. A hegedő fedı- hátlapja, a kávák, a csiga, a nyak, kialakítása sablon segítségével különbözı asztalos szerszámok és néhány speciális célszerszám, valamint a sablon alapján elkészített ún. mintafa segítségével történik A lakkozáshoz szesz vagy olajlakk használatos, fı szempont hogy a lakk rugalmas legyen, ezen kívül tartósnak, átlátszóan szép árnyalatúra színezettnek, valamint színtartónak is kell lennie. [21] 1. ábra: A mintafa a beillesztett tıkékkel 2 ábra: A tıkék a lécezett kávákkal együtt lesíkozva; a hát felenyvezhetı 7 3. ábra: A hegedő

részei A vonó A vonó a hangszer ‘erıforrása’, a hangok gerjesztıje. Mesteri használata a hegedőmővész technikájának egyik erıssége A vonó a barokk korban „hal-formájú” volt, majd a 19. században nyerte el ma ismert formáját, súlyelosztását. A következı ábra bemutatja a különféle vonó formákat és a vonóval kapcsolatos elnevezéseket.[17] [20] 8 A vonó anyaga pernambukfa, Brazília ıserdeibıl származó fa, amelynek igen kicsi kritikus csillapítási tényezıje 0,2% és 0,6% között van. Az összeszerelt vonó rezgési módusai ettıl csupán 1.7%-kal alacsonyabbak, a csillapítás az elıbbi durván kétszerese Egy további tranzverzális módus is megjelenik 60-75 Hz között, amelyik így a legalacsonyabb frekvenciájú módusa lesz a vonószırnek. A jó minıségő vonók - a hegedő frekvenciafüggı átvitelét elınyösen befolyásolják, - általában kis csillapításúak az alacsony frekvenciákon, és a csillapítás a

frekvencia növekedésével nı. (Aluláteresztı szőrı jellegő.) [11] 4. ábra: A vonó fı részei (a megnevezéseket lásd fent) 5. ábra: A hegedő hossztengelyére merıleges keresztmetszete a hegedőlábbal (14) a lélekkel (20) és gerendával (19) 6. ábra: A vonó fejlıdése: a korai vonó, a 17 századi és a Tourte-féle vonó (1820 k), továbbá a kápa mechanikája Speciális vonós elemek: Akusztikailag jelentıs szerepe van a gerendának és a léleknek (lásd fent), a formánsok kialakításában elengedhetetlen funkcióval bírnak. A lélek egy henger alakú fapálcika, amelyet enyvezés nélkül behelyeznek a tetı és a hátlap közé. Helyzetének változtatásával állíthatjuk a hegedő rezonátor tulajdonságait, bizonyos határok között 9 A gerenda speciális módon egybe van ragasztva a tetıvel, pontos mőködése mindmáig ismeretlen.[21] 10 1.13 Mővészi visszahatás a zenére, a fejlesztések, az ’optimális hegedülés’

problematikája A hegedő továbbélését, fejlıdését egyrészt maga a hangszer hangja, másrészt azok a sokoldalú muzsikusok vitték sikerre, akik tehetségük folytán le tudták küzdeni azokat a nehézségeket, amelyet a megszólaltatás komplexitása adott. Pályafutásukat közösen az jellemezte, hogy szakmai küzdelmeik során olyan hegedőtechnikai, zeneelıadói eszköztár birtokosaivá váltak, hogy koruk zenéjét rendkívül magas színvonalon tudták elıadni. A hegedő, noha soha nem lett divathangszer, de mővelıinek köszönhetıen a stílusés korszakváltások nem jelentettek törést, csak állandó kihívást a profi játékmód elérése érdekében. Ennek szép példája a zenében a klasszikus stílus lezárása, a romantika születése, amely a francia forradalommal köthetı össze. A francia forradalom fordulópontot jelentett társadalmi-politikai-kulturális téren is. Az 1795-ben megalapított Conservatoire de Musique a hegedő oktatásának

intézményesítését is jelentette. Az elsı hegedőtanárok Viotti tanítványai: Rode, Kreutzer és Baillot voltak. A mai napig használatosak a középfokú hegedő-tanításhoz elengedhetetlenül szükséges Rode- és Kreutzer-etődök, amelyek különleges módon kódolják a hegedőjáték zenei és technikai tapasztalatait. [12] A romantikus zenét a különbözı kifejezıeszközök hihetetlen gazdagsága, sokszínősége jellemzi. A hangszereket az új hangzásvilág (új közönsége) igényei szerint átépítették: kb 1800 után a menzúrát (bizonyos méreteket) és a feszítési nyomást megváltoztatták a nagyobb, erıteljesebb koncerttermi hangzás érdekében. 1820 k a vonó is elnyerte mai modern alakját a párizsi François Tourte-nak köszönhetıen, amely differenciált vonóvezetést tett lehetıvé. [17] A 19. században ismét egy olasz döbbentette meg a nyugat- és kelet-európai hegedősöket Niccolò Paganini technikai bravúrjaival nem csak

csodálóira, hanem vetélytársaira is mély hatást gyakorolt. A különbözı "trükkök" ellesése, talán még nem egészen tudományos, de praktikus átgondolása elkezdıdött, és ez óriási lendületet adott a hegedülés fejlıdésének "Paganini ott kezdıdik, ahol az ész megáll”, mondta Giacomo Meyerbeer francia zeneszerzı. [2] Liszt Ferenc, Paganini csodálója, korának több hegedőmővészével is kapcsolatban állt: Wieniawskival és a fiatal Hubay Jenıvel is. Hubay a világhírő magyar hegedőiskola megalapítója. Szakmai pályafutása során nemzetközi, és hazai elismerést is kivívott magának. 1882-86-ig a brüsszeli konzervatórium hegedőtanára, majd hazatérve átvette a bp-i Zeneakadémia vezetését [6] [3] Tágabb értelemben a zenemővészetben és zeneoktatásban ez az utóbbi "romantikus" korszak a mai napig tart. A közép-kelet-európai zenei-kulturális központokban, elsısorban Bécsben, majd Budapesten komoly

szintézise folyt az olasz-német-francia stílus elemeinek. A bécsi 11 klasszika (W.A Mozart, Haydn, Beethoven), illetve a német-osztrák hegedőiskola és a Hubay-féle világhírő magyar hegedőiskola bizonyította ennek a szintézisnek a sikerességét. (Sıt, Bartók és Kodály) zenéjére, illetve gondolkodásmódjára ez az analitikus-szintetikus látásmód ugyanúgy jellemzı volt) Az elıbb említett mesterek illetve mővész-tanárok munkásságán kívül a hegedőstradíció szempontjából szintén jelentısek a Magyarországon született illetve itt is élt hegedőpedagógusok. Nemzetközileg is ismertek Flesch Károly, Auer Lipót2 eredményei[16] Sok mővész véleménye szerint azonban a 20. század második felétıl már nem ugyanúgy fejlıdik a mővészet, mint azt megelızıen, ebben a hegedőmővészet sem tér el a többi mővészettıl. Erre példaként szeretném említeni Dr Szende Ottó, elsı szakfelügyelı tanárom kutatási eredményeit a

hatvanas években a hangképzés fizikai, fiziológiai alapjaival kapcsolatban, tapasztalatait anatómiai ismeretek felhasználásával is rendszerbe foglalta.3 [18] A hegedőhang elıállításakor a játékos rossz rezgési peremfeltételek, rossz csatolások kialakításával leronthatja a hangszer által adható jó hangzást. Ezért nem hagyható figyelmen kívül a játékos szerepe A hegedőjáték során tehát valamilyen módon ki kell alakítania a hegedősnek egy olyan optimális játékmódot, amely fiziológiailag helyes (tehát a statikus és dinamikus izommunka szempontjából legkevésbé megterhelı, vagyis az állóképességet és a pontos lejátszhatóságot garantáló mozgási sztereotípiák begyakorolását jelenti az anatómiai-geometriai feltételek figyelembe vételével), illetve akusztikai szempontból egyaránt megfelel az elvártnak. [6] [7] [8] [10] [13] [18] [20] 2 az ún. orosz és az ún amerikai hegedőiskola megalapítója Jórészt ezen

eredményeket felhasználva, zenemővészeti egyetemi éveim alatt, feladatom volt, hogy videó anyagok alapján, amelyek az egyik utolsó Hubay-tanítvány, Fenyves Lóránt által tartott hegedőórákat örökítették meg, rekonstruáljam a „megfoghatatlan” Hubay-módszer fı jellegzetességeit. 3 12 1.2 A hegedő mint rezgı rendszer ismeretlen tartalékainak felderítése: akusztikai megfigyelések, fizikai modellek A hegedő, mint rezgı rendszer tanulmányozása a hangszerészek és akusztikusok számára is hosszú és szép feladatot jelentett. A zenei felhasználók, a muzsikusok akusztikai felfedezései általában titokban maradtak,4 azonban 19. század óta komoly szakemberek foglalkoztak a tudományos szintő megközelítéssel. Néhány pontban összefoglalható, hogy milyen rezgéstípusok jelennek meg a hegedőhang képzésénél: 1. A hegedőhangot általában a gyantázott vonó segítségével hozzuk létre úgy, hogy a kellıen megfeszített

hegedőhúrokon a megfelelıen feszített és irányított vonószırt meghúzzuk és azok súrlódása által a húrok rezgésbe jönnek. (Vagyis gerjesztés jön létre) 2. A vonó által létrehozott húrrezgés átterjed a lábra, innen a tetıre (Lemezrezgés alakul ki.) 3. A beékelt lélek a tetın kialakult rezgést átviszi a hátra, majd a kávákra is 4. A hangszertest rezgését átveszi a belsejében levı levegı is A légtérben a hangenergia kisugárzódik 5. Az elıbbi pontokban említett elemek: a vonó, a hegedő különbözı részei (húrok, láb, lélek, fedı- hátlap stb.), a levegı, sıt a játékos is, mint "rezgı alrendszer" együttesen csatolt és visszacsatolt egységes erısítı rendszert alkotnak. [21] Ezek egy része a módusok kialakulása szempontjából parciális differenciálegyenletekkel analitikusan is jól modellezhetı (pl. húrrezgés), más részük kevésbé: például a parciális differenciálegyenletek peremfeltételei

ugyanis már a bonyolult alakú lemezek esetében is bizonytalanok, de kvalitatív közelítést még adnak. (X és O módusok.) [4] [11] A kvantitatív elemzés viszont annál problematikusabbnak bizonyult. Az összetettebb, numerikus, testhangot is elemzı véges-elem módszerek sajnos nem bizonyultak megfelelı módszernek a rezgésanalízisben. [11] A rezonátor üreget, elemzése helyett (ami tartalmazza a test és az üreg rezgését egyaránt), egy egyszerősített modellben egy linearis szőrıként megadott átviteli függvénnyel modellezzük. Az átviteli függvény tulajdonságait, a formánsokat, az átvitel spektrumát egyrészt a hangszerészek, másrészt az akusztikusok is meghatározták. Az ’újrafelfedezésre’ jellemzı példa: Dr. Karl Fuhr tanulmánya: Die akustischen Rätsel der Geige, Verlag von G. Merseburger in Leipzig, 1926) és Alonso MoralJansson (1982b) [11] [21] A ma használatos általános modellt a 2.12 alfejezetben fogom részletesebben kifejteni

4 Például Tartini felfedezése, a kombinációs hangok. 13 A csatolások, visszacsatolások, kényszerített rezgések modellezését pedig általában elhanyagoljuk, kivételt képez a húrok modellezése, ahol figyelembe kell venni a húrmodellben, illetıleg a gerjesztési modellben. A vonó rúdjának viselkedését, mint aluláteresztı szőrıt lehet a modellezéskor figyelembe venni. A gerjesztési modell tapasztalati leírása Helmholtz nevéhez főzıdik: Helmholtz elméletében a húr burkolója hasonlatos a pengetett húréhoz. Az alábbi ábra szerinti töréspont vándorol. [4] a b Húr kitérése c a,i d f b e e c d g h i Rezgés közép Nyugalmi helyzet t f g h Húr kitérése és a hozzátartozó rezgésalakok 7. ábra: A húr kitérése A klasszikus megfigyelés alapján a folyamat a következıképpen történik: A vonó a súrlódási erı révén magával ragadja a húrt, együtt mozognak. A súrlódás alkalmazkodó kényszererı, ezért

a mozgás addig tart, míg a kimozdult húr visszatérítı ereje (konzervatív erı) nagyobb lesz, mint a nyugvó súrlódás. Majd a húr visszafele lendül, majd elérve a másik oldali holtpontot, ott megáll és elindul ellenkezı irányba Mihelyt sebessége ismét megegyezik a vonóéval, a folyamat kezdıdik elölrıl Pozitív mozgatáskor a húr energiát vesz fel, visszapattanáskor pedig energiát veszít a súrlódóerı ellenében. Mivel a nyugvó súrlódási erı nagyobb, mint mozgás közben, ezért a felvett energia több mint a leadott. 14 y kitérés t v sebesség t 8. ábra: kitérés és sebesség a Helmholtz modellben A lényeget így foglaltam össze, amit a modellezés során késıbb is felhasználtam: 1. a súrlódásnak köszönhetı a húr kitérése, és ez a kitérés (mozgás) állapotként jelenik meg. 2. az alaphang kialakulásával kapcsolatban van a tapadó súrlódás visszatérése, ami a húr periodikus mozgásának következménye. Ez

pedig Helmholtz modelljében a konzervatív erıtér tulajdonságából következik 3. hegedőhúr és a vonószır az elıbbi két pontból adódóan mechanikusan csatolt rendszert alkot Példaként meg lehetne említeni az inga mozgását is, ahol a konzervatív erı a gravitáció. A gravitációs erıtér azonban nem képes rezonanciára bírni az ingát Ezzel szemben, ha egy csatolási ponton egy oszcillátorral sajátfrekvenciáján gerjesztjük, létrejön a rezonancia. A különbözı erıterek tehát csak nagyon speciális elrendezésben hatnak periodikusan környezetükre és a rezonancia kialakulása ekkor sem valószínő A vonó esetében a súrlódási erı nem konzervatív, de a húr az Itt nagyon érdekes, hogy noha a vonó adja az energiát, és a húr kapja, mégsem a húr alkalmazkodik mozgásában a vonóhoz, hanem éppen fordítva Ezt pedig az teszi lehetıvé, hogy a súrlódási erı egyrészt nem konzervatív és limitált , tehát pl. a hely függvényében nem

biztosít egyértelmően kölcsönös leképezést, mint a konzervatív erıterek, és maximuma van, másrészt viszont függ a nyomóerıtıl, amely itt szintén nagyon fontos tulajdonsága lesz a modellben 15 2. A hegedő elektronikus hangszintézise 2.11 A hangszerek felosztása a lehetséges szintézisük szempontjából • Az ütıhangszerek világa, tágabb értelemben. Ide tartozik a zongora is, mint húros-ütıs hangszer. • A vonós és fúvós hangszerek világa. Közös jellemzıjük, hogy a hang nem hal el, mert a kisugárzott energia miatti veszteség pótlódik a játékos folyamatos hangképzésének köszönhetıen. 2.12 Az ún fizikai szintézis alapelvei, általános struktúrák A fizikában a változások matematikai modellezése differenciálegyenletek segítségével történik. A ’közelrıl minden lineáris elve’ alapján többnyire jól közelíthetı nagyon sok fizikai rendszer lineáris differenciálegyenlet-rendszerek segítségével. Ezek a

lineáris algebra segítségével könnyen megoldhatók A numerikus számításokban a differenciálegyenletek helyett differenciaegyenleteket oldunk meg. Ha a számítási eljárás numerikusan stabil, kellı pontossággal kapunk numerikus megoldást. Említésre méltóak az ún. végeselem módszerek (FEM) és a waveguide-struktúra segítségével történı megoldás. Noha a hangszerek modellezése hangszertípusonként más és más lehet (ez adja a fı nehézséget), a húros hangszerek közös tulajdonságokkal rendelkeznek, amibıl érdemes a modellezés során kiindulni, és így a legmegfelelıbb modellezési módszert kiválasztani. Vonó sebesség (elsıdleges vezérlés) v + ( n) Vonó Húr Húr Láb Test v − ( n) Nyereg Vonónyomás Vonóhelyzet 9. ábra: a vonós hangszerek általánosan elfogadott, sematikus modellje [9] 2.13 A waveguide struktúra, mint egyszerő megoldási mód a húr viselkedésének leírására A waveguide egy késleltetıkbıl

összekapcsolt körstruktúra, amely képes egy elosztott paraméterő hálózat modellezésére. Így például tipikus alkalmazásként lehet használni egydimenziós hullámegyenlet diszkrét idejő megoldására. Jelen esetben a hangszintézis ún. fizikai modellezés segítségével történik, waveguide segítségével Az egydimenziós húr modellezésekor kijelölünk egy állapotváltozót (vagy változókat) (kitérés,sebesség vagy gyorsulás illetve erı), amely valamelyik (vagy több) koncentrált pontból kiindulva továbbhalad(nak). 16 Jelen esetben a gerjesztés egy ponton lép be a waveguide-ra. A soros feldolgozás miatt célszerő egyszerően körbeléptetni a waveguide-elemeket, a reflexiók figyelembevételével. A hagyományos elektromágneses elosztott paraméterő hálózatokkal analóg módon értelmezhetı az erı-sebesség dualitás a feszültség-áram viszonynak megfelelıen, azonban a waveguide esetében a csatolási egyenleteket már hagyományosan

úgy írják fel, hogy a waveguide elemek szuperpozíciójakor mindig elıjeles összeadást kelljen elvégezni, éppen ezért a reflexiós tényezı mindig -1, ha veszteségmentes a reflexió. A waveguide módszerrel gyakorlatilag mindenféle hangszer modellezhetı, amely transzverzális (és torziós) hullámok figyelembevételével rezeg. M z −M M in + in -1 F z −(M −M in ) Fout H (z) in r z −M + in z −(M −M in ) 10. ábra: a waveguide alapmodell A waveguide átviteli függvénye: a) Hr(z)= -r =0 esetében: ( ) ( Fout = Fin 1− z − M z − M −M = z −M z M − z −M 2 in ( in ) in b) Hr(z)= -r visszacsatolást bevezetve: ( Fout 1 = z −M z M − z −M −N Fin 1 − r ⋅ z in in in ) ) Tegyük fel, hogy a reflexió folyamatosan csillapít a rezonátor tagok között ahogy a hullám halad a waveguide-ban, így a pólusok csillapításai egyformán: 1 = ϑ ⋅ k = (2kπ ) / N , a k-adik módus(kör)frekvencia, N=2M, a

késltetıvonal teljes hossza. r1 =L= rN = r , a pólusok körfrekvenciái pedig ϑ N k Így parciális törtre bontással és z k = rk e sítve van!) 17 jϑ k helyettesítéssel (r most már helyette- ( Fout 1 = z − M z M in − z − M in −N Fin 1− z ) zk = rk e jϑ k =   a1 aN = + L +  jϑ 1 −1 1 − z − 1 rN e jϑ N   1 − z r1e M in − j ϑ kM 2 a k = j sin( 2 k π )e N N Ahol ak a komplex amplitúdók, és rk a pólusok sugarai. Ugyanis a parciális törtre bontásnál a nevezı: ( ) d 1− z −N = N ⋅ z −1 ⋅ z −N dz zk =rk e jϑk = N ⋅ rk e− jϑk , tehát az abszolút érték: N ⋅ rk . A negatív elıjel a kitevıben csak egy negatív irányú körülfordulást jelent, ami a pólusok viselkedésén nem változtat a pozitív forgáshoz képest; az egyszerősítésnél a periodikusságot használtam fel. 5 A számláló pedig: ( z− z M M in − z− Ebbıl ak = j Min ) zk =rk e jϑk = r e− ϑ ⋅

(2 j ⋅ sin(M ⋅ϑ ⋅ k )) j kM k in M 2 sin( 2kπ in )e − jϑkM és az alábbi alakból származtatva: N N N ak ak z =∑ ∑ −1 megkapjuk a végeredményt. k =1 z − pk i=1 1− pk z N Az átviteli függvény tehát frekvencia- és fázisfüggı, a módusfrekvenciáktól és a késleltetésektıl függ. A waveguide impulzusválasza: h(n) = ∑ ak (rk e jϑ ) n = ∑ ak (rk e jϑ ) n + a N − k (rN − k e jϑ − ) n N N /2 k k =1 k N k k =1 Minthogy ϑ N − k = 2π − ϑk , a megfelelı póluspárok konjugált póluspárok lesznek , és ugyanígy az amplitúdók a N − k = ak , ahol a felülvonás komplex konjugáltat jelez. Így az impulzusválasz kifejezhetı exponenciálisan lecsengı szinuszos tagok összegeként: r N −k eϑ j N −k = r e− ϑ k j k Komplex konjugált póluspár esetén a párt alkotó pólusok helyet cserélnek, valós pólus esetén a pólus konjugáltja ugyanaz, tehát nem változik meg semmi. A periódusnyi

késleltetést már azonban nem lehet ilyen egyszerően megmagyarázni. Igaz, mindenfajta diszkrét spektrum periodikus, de ez még további meggondolást kíván. 5 18 h( n) = ∑ rk ( ak e jϑ n + ak e − jϑ n ) = ∑ ak rkN sin(ϑ k n + ϕ k ) N /2 N /2 k k =1 k k =1 Tehát egy Hr(z)=-r veszteségi szőrıvel csillapított rendszer impulzusválasza exponenciálisan lecsengı szinuszos tagokból áll, melynek frekvenciái az egységkörön belül egyenlıen vannak felosztva, ugyanolyan csillapítással. Azonban egy általános H(z) reflexiós szőrı módusfrekvenciái és csillapításai nem fejezhetık ki zárt formulával. [14] Az ütıs hangszerek szintézisének alapja tehát ezen impulzusválasz. A húr energiaveszteségeinek nagy része a hang kisugárzására fordítódik. Éppen ezért a veszteségi szőrı fontos eleme a modellezésnek. A veszteség valóságos rezgı rendszereknél nem minden frekvencián egyforma, magasabb frekvencián általában nagyobb a

veszteség, tehát a magas frekvenciás komponensek hamarabb lecsengenek Ez a jelenség nagymértékben befolyásolja a húros hangszerek jellegzetes hangszínét [1] 2.13 A vonó korábbi gerjesztési modellje és a tanszéki elızmények bemutatása A tanszéken a Helmholtz-féle modell alapján egy mőködıképes modellt sikerült korábban létrehozni. (Bank Balázs, Nagy Attila) [14] A vonó modell Vonós hangszerek esetén a gerjesztés a húr és a vonó szırzet közötti tapadásos súrlódáson alapul. A húrra merıleges irányban mozgó vonó beleakad a húrba (tapadási fázis) Ez a tapadási erı erısen nemlineáris A húr egyre növekvı kitérésének köszönhetıen a rugalmas visszatérítı erı is növekszik mindaddig, amíg a szintje eléri a tapadási erıt. Ezen a ponton elengedi a vonó a húrt, a húr visszalendül (elengedési fázis) és ezután szabadon rezeg A rezgés csillapodik egyrészt a húr saját veszteségei, másrészt a húr és a vonószırzet

között fellépı csúszási súrlódás miatt. Ez az állapot addig tart, amíg a vonó ismét rátapad a húrra. Ez csak akkor léphet fel, amikor a vonó és a húr sebessége megegyezik. Ilyenkor a relatív sebességük zérus, a súrlódási erı pedig a legnagyobb. A tapadási és csúszási fázisok ily módon való váltakozása az ú.n Helmholtz-mozgás A gerjesztés periodikus és főrészfog alakú rezgést hoz létre. A gerjesztés számos vezérlési változótól függ. Az elsıdleges vezérlési változó a vonó sebessége, más fontos tényezık a vonó húron kiváltott ereje és a vonó húrhoz viszonyított pozíciója. Kevésbé fontos változók a húr és a vonó által bezárt szög, a vonó érintkezési felülete és a vonószırzet tapadása (amely növelhetı gyantával). Azért, hogy a modell kezelhetı és megvalósítható legyen, általában csak az elsıdleges és néhány más fontos tényezıt (pl. a vonóerı és –pozíció) vesznek számításba

A vonó - húr kölcsönhatást általában szóródásos keresztezıdéssel modellezik. Ezt a keresztezıdést a sebességkülönbség vezérli, amely a pillanatnyi húrsebesség és a vonó sebességének a különbsége. A vonó helyzete határozza meg a keresztezıdés beiktatási pontját a késleltetési vonalakba. Más változók (vonóerı és –szög, stb) a 19 ( ρ (v ∆+ ) ) visszaverıdési függvény paramétereinek módosításával változtathatók. Ez a függvény függ a húr karakterisztikus impedanciájától és a húr és vonó közötti tapadási súrlódási tényezıtıl is. vs,l+ vs,r+ vb + ρ(v∆+) + + v s,l vs,r+ 11. ábra: Kereszt-csatolási pont a vonó-húr kölcsönhatásának modellezésére A bejövı és kimenı sebességhullámok a húr bal(kézi) oldaláról vs,l+ és vs,l- jelöléssel. Hasonló jelöléssel a jobb kéz oldaláról: vs,r+ és vs,r- A reflexió-függvény jelölése: ρ(v∆+), és vb a vonó sebessége. A

csatolási modellben fontos szerepet kap a differenciális vonósebesség (v∆+), amely a vonósebesség és az aktuális húrsebesség különbsége. A húr-vonó kölcsönhatás modellezése mellett a játékost is modellezni kell. A vonót tartó jobb kéz pontos modellje nagyfokú szabadságot ad az interaktív vezérlık használatára. Ez ismét egy menedzselhetetlen eszközt eredményezne és/vagy valóságos hegedőjátékost feltételezne. A javasolt billentés-modellhez hasonlóan ez a probléma is megoldható a vonós hangszerek valóságos játékmódjain alapuló automatikus rendszerrel. Mindegyik vonójáték-stílushoz az elsıdleges változók idıbeli változásai jellegzetes (karakterisztikus) burkolókkal jeleníthetık meg, így csak egy paramétert kell az adott stílushoz igazítani. 20 2.2 A folyamatos rezgésfenntartás a waveguide struktúrában 2.21 A rezonancia matematikai feltétele, ennek szemléletes fizikai tartalma A fejezet további részében

kísérlem meg, hogy a meglévı struktúrák új nézıpontból, új megvilágítás alá kerülhessenek. Legelıször nem maga az eddigi tanszéki modell kerül matematikai vizsgálat alá, hanem az a waveguide tulajdonság, amelyre maga a modell épül. A lecsengı pólusok amplitúdó erısítése matematikailag is szemléltethetı az alábbi egyszerő közelítéssel, hasonlóan az elıbbi levezetéshez: Legyen a lineáris, invariáns, kauzális rendszer egyetlen gerjesztése belépı és k nem-negatív értékeire periodikus jel, amelynek periódusideje N ∈ Z + A gerjesztés elsı periódusát u N [k ] = {ε [k ] − ε [k − N ]} ⋅ u[k ] írja le, míg magát a gerjesztést u[k ] = ε N [k ]u N [k ] ≡ u N [k ] + u N [k − N ] + u N [k − 2 N ] + K Képezzük u N [k ] Z-transzformáltját! A gerjesztés Z-transzformáltja: 1 zN U ( z) = U N ( z) ≡ N U ( z) 1 − z −N z −1 A rendszer H(z) átviteli függvényének ismeretében kifejezhetjük a válasz

Ztranszformáltját: zN Y ( z) = H ( z) N U N ( z) z −1 A z N U N (z ) -nek nincsenek pólusai, mert U N (z ) a z-1 változó legfeljebb N-1 fokszámú polinomja. Ez a jel véges hosszából és a Z-transzformáció definíciójából következik: U N ( z ) = ∑ u N [k ] ⋅ z − k = u N [0] + u N [1] ⋅ z −1 + K + u N [ N − 1] ⋅ z N −1 , ugyanis a többi tag 0. ∞ k =0 A kifejezést z N -nel beszorozva eltőnnek z negatív és nulladfokú tagjai. Így Y (z ) pólusai egyrészt a H (z ) átviteli függvény pólusai, másrészt a z N − 1 = 0 egyenlet N számú z p gyöke, amelyek az egységsugarú körön helyezkednek el. [5] 21 A pólusok amplitúdói egységnyiek, körfrekvenciái pedig ϑk = ϑ ⋅ k = (2kπ ) / N , a k-adik módus(kör)frekvencia. (Kétszeres pólusok keletkeznek, lásd a 213 alfejezetet) A válasz a waveguide átviteli függvénye és H(z) szorzata: Y (z) = Az erısítést  1   −N   1− z  együtthatója: ( ( 1

1 M − z −M −M U z ⋅ ( ) z z N 1 − z −N 1 − z −N d 1 − z −N dz ) 2 z =e j ϑk in in ) 2 dönti el. A parciális részlettörtekre bontáskor a nevezı = 2 Nz −1 ( z − N − z − 2 N ) z =e j ϑk = 2 Ne − jϑk (1 − 1) = 0 Tehát a nevezı tart a nullához, így az erısítés pedig a végtelenhez. Így tehát a rezonanciával egy ’ideális erısítıhöz’ jutottunk. A waveguide mindig kifejezhetı párhuzamos rezonátorok halmazával. Következmény: A waveguide megismert fı tulajdonsága, hogy a rezonanciafrekvenciája a húr alapharmonikus frekvenciájával bármifajta racionális arányt képez, tehát például, ha a gerjesztı jel periódusideje megegyezik az alaphang reciprokával. A hegedő szintézisekor történt eddigi tanszéki kísérleti eredmények is ezt igazolták. Az eddigiekbıl következik, hogy a gyakorlatban, a (lineáris) oszcillátoroknál megismert alapelvek itt is segítenek, noha itt a szuperpozíciót máshogy

kell értelmezni, hiszen elosztott paraméterő és nem invariáns a rendszer. A rezonancia egy fizikai rendszerben amplitúdó növekedést szokott okozni, oszcillátorok tervezésekor az a cél, hogy ezt kézben lehessen tartani. A periódusidı tartása miatt itt is lehet értelmezni valamiféle fázistartalék fogalmát. A periódusidı be nem tartása esetén a rezonancia ugyanis rohamosan romlik, és kellemetlen ’moduláló’ zajjal terhelt jelet kapunk. 2.22 A rezonancia szerepe a vonó gerjesztési modelljében, matematikai, fizikai megfontolások A korábbi wavguide modell azért mőködıképes, mert a waveguide képes periodikus mozgás létrehozására, egy valóságos fizikai húrhoz hasonlóan. Egy konstans gerjesztés hatására (ami a csúszó súrlódásnak feleltethetı meg) ez a gerjesztés végighalad, majd reflektálódik, így megjelennek a waveguide módusai Az energiaveszteségek pótlására szolgál a tapadó súrlódás, amely elvileg akkor jelenik meg,

amikor a vonósebesség és a húr sebessége megegyezik, tehát a differenciális vonósebesség nulla. Ez gyakorlatilag a húr sebességének egyik irányba történı elıjelváltozásának feleltethetı meg. 22 I. Elsı lépés a hegedőhang megszólaltatásában: a folyamat statikus leírása: a waveguide általános periodikus gerjesztése Miután belátható, hogy a rezonancia kialakulásának feltétele a periódusidık szinkronizálódása, a hangszintézis során elsı közelítésként nem szükséges fizikai modellel megvalósítani, csak be kell tartani. A megfelelı periódusú gerjesztéssel rezonancia, a hullámmozgás folyamatos erısítése figyelhetı meg. Képzeljük el, hogy a szırszálak merevek, és ahogy találkoznak a húr gerjesztési pontjával, kitérésre kényszerítik azt! Így a szırszálak alakja ’átmásolódik’ a húr egy periódusnyi szakaszára, majd végighaladva a húron, mint idıfüggvény, ugyanígy a kimeneten is megjelenik. Egy

egyszerősítést alkalmazva a szırszálak peridıdusról periódusra hasonlóan állnak be az új periódusban, (’a szır rendezett meghajlása’). Éppen ezért elsı közelítésben nem tartottam szükségesnek egy újabb periódusban ezt megváltoztatni, hiszen ekkor hallható zaj, moduláció léphet fel A súrlódást egy idıfüggvénnyel jellemezve, megfeleltethetjük egy gerjesztı jelnek. Ezt közelítıleg méréssel határoztam meg a súrlódó vonószır hangja alapján. A vonót a hegedőlábon húzva kaptam egy zajt, aminek vettem az elsı 2N a mintáját, ahol N a waveguide alappontok száma. (a 0-szintnél nagyobb jeleket véve ’egyenirányítottam’ a regisztrátumot, így megkaptam a ’szırszálak’ hozzávetıleges elrendezését)6. Így tulajdonképpen nem kellett szükséges külön tapadó súrlódás, és nem szoroztam egy periodikus nyomóerı-változással sem a gerjesztı súrlódási függvényt. Tulajdonképpen a fizikai modellezés számára nem

értelmezhetı, hogy egy jel periodikus, vagy sem, például szinuszos, vagy bármilyen más alakzatot vesz fel. A testek és az erık kölcsönhatása dönti el a végeredményt. II. A folyamat dinamikus leírása: a vonó mint erısítı A súrlódás ereje függ a nyomóerıtıl, ez pedig a vonó rúdjának vertikális mozgásától. A vonó két funkcionális eleme, a vonószır és a vonórúd. A vonószır húrszerően van kifeszítve, érdes felülető, kis tömegő. A vonórúd rúdrezgést végez, amelynek módusai nem lineárisan követik egymást, és a vonórúd tömege jelentıs, a nyomóerıt általában képes biztosítani (kápánál biztosan). A nagy tömeg csillapító hatását egy mechanikus aluláteresztı szőrıként lehetne modellezni. 12. ábra: A vonórúd vertikális mozgásai Ezt szükség szerint ritkítani is kellett, a felharmonikusok csökkentése miatt, illetve egyen szintet is lehetett hozzá adni kívánság szerint. 6 23 Igaz, a függıleges

irányú vonórezgés jól kimutatható, ez tulajdonképpen csupán (jó esetben) követi a húr függıleges kilengését, nem csillapítva azt túlságosan. Azonban a függıleges rezgési komponens aktívan nem vesz részt a gerjesztésben, modellünkben nincs funkcionális szerepe, csupán növeli a húr rezgési veszteségeit. Vízszintes irányban a húr mozgási energiája és a függıleges vonónyomás által biztosított súrlódó erı lép kölcsönhatásba, itt történik a gerjesztés. 2.3 Egy megoldási javaslat bemutatása, amely teljesíti az elıírt fizikai és matematikai feltételeket 1. A saját modellem és korábbi tanszéki modell között az a döntı különbség, hogy modellemben a csatolás helye valójában vonalszerő geometriájú. A vonószır meghajlik, és a húr keresztmetszeti síkjából nézve a vonószır körülöleli a húrt, így biztosítja a biztos tapadást Az így létrejött forgatónyomatékot, és az ennek következményeképp

létrejött torziós rezgést most nem vesszük figyelembe 13. ábra: A húrokra feszített vonószır A vonó és a húr relatív sebességét nem kell figyelembe venni, hanem a tapadás folyamatos mindaddig, amíg a húr rugalmas energiája kisebb, mint a gerjesztés energiája. A vonószır merılegesen van felfektetve a húrra, hossza jóval nagyobb, mint a húr maximális kitérése, így bármilyen kitérés esetén a húr folyamatosan érintkezhet a vonószırrel. Ezt a tapadást a vonó függıleges nyomása és vízszintes sebessége határozza meg. Tehát a játékos e két paraméterrel egy gerjesztı súrlódási erıt állít be, amely hat a húrban tárolt rugalmas visszatérítı erıre. Ha elértük a kívánt (mozgási) energiaszintet, a vonó elengedi a húrt, nem képes a további tapadásra A csúszó súrlódás hatása elhanyagolható(Egyébként mőködik a modell csúszó súrlódással is, de az eredmény teljesen hasonló) Noha a súrlódás egyirányú, a

csúszási feltétel iránytól független, a relatív sebesség nem számít. Felvetıdhet a kérdés, hogy visszapattanáskor is ugyanolyan irányú erı hat, mert a súrlódás egyirányú és így nem lehet szimmetrikus a rendszer. Tehát nem lehet csupán az energia megmaradást (energia átadást) felírni, a (vektoros) lendület megmaradásnak (lendület átadásnak) is érvényesülnie kell Bizonyítható, hogy rendszerünk megfelel az összes megmaradási feltételnek. 24 A rendszer nem koncentrált paraméterő, hanem elosztott paraméterő. A gerjesztési pontban kapott lendület így nem koncentrálódik egy pontban, hanem szétterjed a rendszerben. Ez a waveguide modellben is belátható: A waveguide elemeket csoportosítsuk páronként úgy, hogy azon a húr egy-egy darabkáját jelenítsék meg (a jobbra és balra menı elsı,második, N-ik elempár) , ezek felfoghatók úgy, mint sorba kapcsolt potenciálgödrök. A rugalmas erıteret a reflexiók biztosítják. A

vonószır minden waveguide taggal folyamatosan érintkezik, így a limitáló feltétel minden potenciálgödörre vonatkozik Tehát úgy képzelhetjük el, hogy a húr minden egyes darabkája képes arra, hogy periódusonként lengjen, és ezt a lengést, amely az energiaveszteségek miatt csillapodik, újabb lökéssel erısíthetjük. A folyamatos gerjesztést ezek a húrelemek nem folyamatos gerjesztésként, hanem pillanatszerő, periódusonkénti lökésnek érzik, az elosztott paraméterő rendszernek köszönhetıen. A reflexiók és a folyamatosan érintkezı vonószır olyan közös potenciálteret (illetve erıteret) hoznak létre, amelyben a húrelemek közös szabályok alapján, de egymástól függetlenül mozognak. 2.31 Az újabb gerjesztési modell, és a modellezés során kapott kimenet bemutatása vs,l vs,r- + Fvonó vs,l - 1 2Z 0 vs,r+ 14. ábra: Saját dinamikus vonómodell Tehát szóban definiálva a gerjesztés ‘kvantumos’: a vonó

súrlódásából származó erı addig hat a húrra, míg az el nem éri ugyanezt az energiaszintet. A rezonancia miatt ez tovább fog erısödni, és főrészfog jelet fog produkálni, ahogy ezt a kimenet is mutatja (a függelékben kinagyítva látható): 25 (Hasonló a kimenet, ha a kapcsoló nem tökéletesen zár, az a lényeg, hogy ‘megtörjön’ a gerjesztés szintje.) 14. ábra: az új gerjesztési modell kimenete 2.32 Következmények: a szuperpozíció újabb értelmezése a húrmodellekben A növekvı amplitúdó szabályozása visszavezethetı a húr mozgásállapotára. (sebességére, kitérésére, stb) A waveguide lineáris tulajdonságú. E ≈ E + ≈ ∑ E ≈ ∑ E + , ahol E a t-ik idıpillanatban az i-edik waveguide-elem energiáját jelenti. Ha E = 0.5 ⋅ v ⋅ f , ahol v a waveguide i-edik elemének sebessége t idıpillanatt t T t ,i t T ,i t ,i ban, f a waveguide i-edik elemének erıfüggvénye t idıpillanatban, akkor bármelyik

waveguide-elem amplitúdója, mint az energia négyzetgyöke modellezhetı, arányos az elem sebességével, gyorsulásával. Tehát a modellezéskor a Helmholtz-féle modellt újra megfogalmazva, van egy maximális sebesség, jelen esetben a vonósebesség, amit a húr nem léphet túl a gerjesztési pontban (sem). Ugyanez az amplitúdóra is következik. (Ami jelen értelmezésben a sebesség periódusonkénti integrálja) t ,i t ,i t ,i t ,i t ,i 7 7 A maximális gyorsulás vagy sebesség illetve kitérés oka a súrlódási erı limitáltsága. 26 Fizikai kép: Tulajdonképpen szemlélet kérdése, hogy ’mi fut a waveguide’-ban. A középiskolából ismert F ⋅ ∆t = m ⋅ v képletet alkalmazva az erı és a sebesség arányosak, de ugyanez mondható el az s = v ⋅ ∆t alapján a kitérésrıl is, amit most a-val jelölünk. Elméletem szerint a ∆t nem más, mint az alapfrekvencia reciproka. A gerjesztésnek általában erıt tekintünk, ami a húron

sebességet hoz létre, a húr hullámimpedanciájának figyelembevételével. Az egységnyi idı alatt a sebesség pedig kitérést produkál, tehát a waveguide kimenete amplitúdó jellegővé válik, noha a hullám sebességként volt értelmezve a gerjesztéskor. Így értelmezhetı a súrlódás limitáló hatása is, mindhárom mennyiség szempontjából: A súrlódás a részecskék közti vonzóerıként képzelhetı el. Ha egy bizonyos sebességnél nagyobb a részecske sebessége, akkor adott idın belül hatótávolságon kívülre kerül, a vonzóerı már nem tudja legyızni a kitérítı erıt. 27 3. A modell paraméterek leírása, a mérések bemutatása 3.1 Az egypólusú szőrı paraméterek mérése Az egypólusú szőrı karakterisztikáját meghatározó paramétereket a hegedőhúr megpendítésével kimért idıállandókból [15] számítottam egy regressziós polinom illesztésével. A mérés során 46 hang szőrıparamétereit számoltam több száz

idıállandóval. A 2.13 alfejezetben említett veszteségi szőrı megvalósítására jelen esetben elegendı egypólusú szőrıt alkalmazni [1] [14] Az egypólusú szőrı átviteli függvénye: 1 + a1 , ahol a1 a szőrı pólusa, g pedig a DC erısítése. 1 + a 1 z −1 H 1p (z) = g Az amplitúdó átviteli karakterisztikája: 1 + a1 H 1 (e ϑ ) = g j a12 + 1 + 2 a1 cos ϑ p Mérjünk le egy ϑ diszkrét körfrekvencián egy τ idıállandót! Mivel a mért amplitúdó exponenciálisan csökken az idıben, ezért az idıállandó kifejezhetı: H 1 (e ) = e jϑ − 1 f 0τ p , vagyis τ = − 1 f 0 ln H1 (e ) ϑ j p ≈ 1 f 0 (1 − H1 (e ϑ ) ) j , p ahol f 0 az alapharmonikus folytonos idejő frekvenciája. (Taylor-sorral közelítettünk.) Ha a csillapítási tényezıt vesszük az idıállandó helyett ( σ = 1 / τ ), akkor   (a 12 + 1 + 2a1 cosϑ − g (1 + a1 ) 1 + a1   σ ≈ f 0 (1 − H1 (e ) = f 0 1 − g = f0 2   ϑ a + 1 + 2

a cos a12 + 1 + 2a1 cosϑ 1 1   ϑ j p Másodrendő Taylor sorbafejtést alkalmazva a koszinusz függvényre ( cos x ≈ 1 − x 2 / 2, ha x ≈ 0 ): σ ≈ f0 (a1 + 1) − a1ϑ − g (1 + a1 ) 2 (a1 + 1) 2 2 − a1ϑ 2 = f0 1− a1 (a1 + 1) 1− 2 a1 (a1 + 1) így alkalmazhatjuk, hogy 1 + x ≈ 1 + x / 2, ha x ≈ 0 : 28 ϑ2 − g 2 ϑ2 , ahol a nevezı1-hez közeli,     a1 a1 σ ≈ f0  1 − ϑ 2 − g  ≈ f 0  (1 − g ) − ϑ 2  2 2   2(a1 + 1) (a1 + 1)     A ϑ szerinti nulladfokú és másodfokú tagok együtthatóit c1, c3-nak elnevezve: τ = a1 1 1 ≈ , ahol c1 = f 0 (1 − g ) és c3 = − f 0 2 σ c1 + c3ϑ 2(a1 + 1) 2 Ha c1 , c3 , f 0 ismert, akkor g , a1 kifejezhetı: g = 1− − 4c3 − f 0 ± 8 f 0 ⋅ c 3 + f 02 c1 , illetve a1, 2 = f0 4c 3 Eddig τ , σ egy bizonyos ϑ diszkrét körfrekvencián volt kifejezve. Legyen ϑ k = ϑ 0 ⋅ k , a k-adik harmonikus körfrekvenciája,

ahol ϑ0 = ω 0T = 2πf 0T , az alapharmonikus diszkrét idejő körfrekvenciája, T a mintavételi periódusidı. Így ϑ1 = ϑ 0 , f 1 = f 0 ,τ 1 = τ 0 , σ 1 = σ 0 az alapharmonikushoz tartozó frekvencia- és csillapítási adatok. A g értékét az alapharmonikus lecsengési idejébıl is számíthatjuk: g = e − 1 f 0τ 0 A c1 , c3 paraméterekbıl ily módon számítható az egypólusú szőrı. Ezek a paraméterek határozzák meg a szőrı frekvenciafüggı idıállandóit Ezeknek az idıállandóknak olyannak kell lenni, hogy legkevésbé térjenek el a hegedőhúr mért idıállandóitól: K  1 1  eτ = ∑ (τˆk − τ k ) = ∑τˆk τ k  −  = ∑τˆk2τ k2 (σˆ k − σ k ) , ahol σ = 1 / τ , és σˆ = 1 / τˆ , a k =1 k =1 k =1  τˆk τ k  közelítéssel meghatározandó csillapítási tényezı. K 2 K 2 2 2 2 Ebbe a kifejezésbe behelyettesítve τ = 1 1 ≈ összefüggést: σ c1 + c3ϑ 2 eτ = ∑ wk (c1 + c3ϑ k2

− σ k ) 2 , ahol ϑ k a harmonikusok diszkrét idejő körfrekvenciái, K k =1 wk = τ k2τˆk2 a súlyozott együtthatók. Így c1 , c3 értékeire a fenti hiba minimális lesz Mivel kezdetben τˆk értékek nem ismertek, kiindulási értékként τ k -kal helyettesíten- dık ( wk = τˆk4 ) Az [1] forrás által közölt iterációs formula c1 , c3 értékekhez konvergál (minimum 2 lépés után): 29 M ( wk ) M ( wk σ kϑ k2 ) − M ( wk σ k ) M ( wkϑ k2 ) c3 = M ( wk ) M ( wk ϑ k4 ) − M 2 ( wk ϑ k2 ) c1 = M ( wk σ k ) − c3 M ( wkϑ k2 ) M ( wk ) M ( wk ) = ∑ x k K k =1 A kapott értékeket visszahelyettesítve a fenti a1, 2 = ve g = e − 1 f 0τ 0 − 4c3 − f 0 ± 8 f 0 ⋅ c 3 + f 02 4c 3 képletekbe, megkapjuk az egypólusú szőrı paramétereit. Az egypólusú szőrı realizálása: Az átviteli függvény rekurzív alakban: 1 + a1 Y =g , ebbıl Y + a1Y ⋅ z −1 = S ⋅ g (1 + a1 ) −1 S 1 + a1 z Tovább rendezve: Y = S ⋅ g + a1 ( S

⋅ g − Y ⋅ z −1 ) S g a1 -1 Y Z-1 15. ábra: az egypólusú szőrı megvalósítása jelfolyam hálózattal 30 illet- 3.2 A törtrész szőrı paramétereinek beállítása A törtrész átvitel (fractional delay filter) a waveguide ’finomhangolására’ szolgál. A waveguide elemek ugyanis diszkrétek, és emiatt a kialakuló rezonancia frekvencia nem állítható be egészen pontosan. Legyen adott a mintavételi frekvencia fs, és az alaphang frekvenciája: f0 f Elméletileg az alappontok száma: N elm = s , azonban ennek csak az egész részét 2 ⋅ f0 vehetjük. Így rövidebb lesz a húrhossz, magasabban szól A megvalósításra ún. mindentáteresztı szőrıt használtam, amelyre az interneten a ’Digital Allpass Filter’ kifejezést keresve bukkantam rá: -D bemenet (S) Z kimenet (Y) -m D 16. ábra: Mindentáteresztı kesleltetı szőrı blokkvázlata A törtrész elemek kompenzálására szolgál egyrészt a késleltetı vonal, másrészt a

törtrész visszacsatolás. Ha m=1, akkor egy késleltetı elemet iktattunk be a waveguide-ba, így az alappontok száma tulajdonképp ½-del növekszik. (M=2N
ha M nıtt eggyel, így N 0,5-tel növekedett) A D érték még ennél is finomabb hangmagasság beállítást tesz lehetıvé, a maradék hibát is kompenzálva, kis fázistolással (kis ’fázis rontással’, ugyanis fázist nem teljesen lineárisan befolyásolja, ez a hangszínt befolyásolja.) A törtrész szőrı átviteli függvénye egyszerően fölírható: Lássuk be, hogy a késleltetıvonal kimenete: D ⋅ Y ⋅ z −m + S ⋅ z −m Így a kimenet: 31 Y = D ⋅ Y ⋅ z −m + S ⋅ z −m − D ⋅ S Y (1 − D ⋅ z −m ) = S ( z −m − D ) Ebbıl az átviteli függvény: m Y z −m − D 1− D ⋅ zm −m 1 − D ⋅ z = = z = S 1 − D ⋅ z −m 1 − D ⋅ z −m zm − D z = e jϑ k W ( e jϑ k ) = helyettesítéssel: 1 − D ⋅ e jm ϑk e jm ϑk − D Behelyettesítve az e jmϑk = cos mϑk

+ j sin mϑk összefüggést, majd beszorozva a nevezı konjugáltjával, a számláló: (1 − D cos mϑk − jD sin mϑk )(cos mϑk − D − j sin mϑk ) = − 2 D + cos mϑk + D 2 cos mϑk − j sin mϑk + jD 2 sin mϑk A fázis : − sin mϑk + D 2 sin mϑk − 2 D + cos mϑk + D 2 cos mϑk Ha D=0, akkor a fázis: − mϑk , így a húr hossza valóban m -vel növekedett. 2 Lineáris közelítést alkalmazva a fáziskarakterisztika meredekségének fele adja meg a húr hosszának növekedését, mivel tg mϑk ≈ mϑk . Tehát a szinuszos és koszinuszos tagokat Taylor-soruk elsı tagjával közelítve a 1− D2 − mϑk + D 2 mϑk fázis: = − m ϑ k = −mϑk (1 + D ), D ≠ 1 − 2D + 1 + D 2 (D − 1)2 Tehát lineárisan közelítve D valóban a törtrész maradékot kompenzálja ki. 32 3.3 Ötletek a hangszertest átviteli függvényének mérésére Az átviteli függvény mérésére általánosan többféle módszer létezik. Az általam ismertek a következık:

1. fehér zajjal történı gerjesztés 2. impulzusválasz módszere 3. gauss zajjal vagy multiszinusszal történı gerjesztés A gauss zajjal vagy multiszinusszal történı gerjesztés, noha számos elınye van, még nem került alkalmazásra. Az alábbi módszereket valószínőleg profi muzsikusok tudják hatékonyan alkalmazni. Kizárólag hangszer szükséges hozzá, a mikrofonon és hangrögzítı berendezésen kívül. Viszont elınye ezeknek a módszereknek, hogy a vonórúd és a hegedőtest átvitelét együttesen le tudják mérni. 1. A fehér zajjal történı gerjesztés hegedős adaptációja: Alapelv: az elosztott paraméterő hálózat egy szabályozási körként is felfogható. Jó közelítéssel igaz, hogy ha a gerjesztési pontot a körben áttesszük egy másik pontra, a rendszer nem változik meg lényegesen. Tegyük a mérés során a gerjesztést a lábra, úgy hogy a vonószır súrolja a lábat! A szırszálak mennyisége és szerkezete miatt ez a

gerjesztı jel ez esetben egy szőrt fehér zajnak tekinthetı. A probléma az, hogy az igen zajos jel mekkora részét, melyik részét használjuk fel, és nem lehet azt sem tudni elıre, csak jó néhány próbálkozás után, hogy mennyire nyomjuk a szırt a lábhoz. Felvétel elıtt a hegedősnek gyakorolni kell, hogy viszonylag jól szóljon A pontos specifikációja problematikus, ezért végül nem használtam fel. 2. Impulzusválasz módszere Egyszerő eszközökkel eddig ez lett a legjobb közelítése a hegedő átviteli függvényének, de nagyon profinak kell lenni a hegedősnek. Alapelv: a hálózatelméletbıl jól ismert. Általában ilyen meggondolásból mérıkalapáccsal szokták mérni A módszerem különbözik ettıl Az impulzusválasz meghatározásához nagyon rövid, elméletileg 1 mintavételi idıegység alatt történı gerjesztést kell elıállítani. Minél hosszabb ugyanis az impulzus hossza, annál jobban érvényesül a sinc-es torzító hatás a

spektrumban. A hegedős gyakorlatból ismert volt a számomra, hogy a meredeken felfutó amplitúdójú hangot a húr rugalmas visszapattanása segítségével lehet elérni. (’Íjhatás’) Minél jobban kitérítjük a húrt, annál nagyobb lesz a gyorsulás az elengedés pillanatában. Mindezt a vonónyomás szabályozásával lehet megtenni, ugyanis kézzel való kitérítéskor meghamisítjuk a mérést, mivel a kezünk ez esetben nagyon lomha mozgásúnak tekinthetı. 33 A méréskor az impulzusválasznak azt a rövid szakaszát tekintjük, amikor a húr a kitérésbıl elengedve az egyensúlyi helyzet felé kezd el mozdulni, igen gyorsan, így a húr meglöki a hegedőlábat egy impulzusszerő lökéssel. Erre a kis kitérésre a tapasztalat szerint a hangszer nagyon érzékenyen reagál. Ha nem így lenne, a hangszer sem szólalna meg. Ez az impulzus igen rövid idejőnek becsülhetı, sokkal rövidebb, mint a húr alapharmonikusának periódusideje, tehát az elméleti

mintavételi idıhöz jóval közelebb áll, mint a többi ismert kézi mechanikus gerjesztési mód. A vonót annyira kell nyomás alatt tartani, hogy a húr ne tudjon berezegni, így egy nyöszörgı hangot ad. Mély húrokon ezt könnyebb eléni Ezt a hangot kell rögzíteni, kicsit hosszabb felvételt érdemes készíteni, nem fél másodperceseket. Így FFT-s átlagolással is pontosíthatjuk a kapott spektrumot A vonószır csillapítása az impulzusválasz rövid ideje alatt jelentéktelen, azután a játékos technikájának köszönhetıen nagymértékben megnı. Az átlagolt spektrumot visszatranszformáljuk idıtartományba, így egy impulzusválaszt kapunk. Ezt az impulzusválaszt konvolváljuk a szőrni kívánt adatokkal Ha túl sok alappontot használunk, túl hosszú lesz az impulzusválasz, ezért túlságosan visszhangos lesz az eredmény. 34 4. Összefoglalás, kitekintés 4.1 A dolgozatban leírtak összefoglalása Az elsı fejezetben a hegedőhang

megszólaltatásával kapcsolatban kiderült, hogy a hangszerészek, zenészek és akusztikusok generációkon át tartó kutatására, fejlesztésre volt szükség ahhoz, hogy a ma ismert hegedőhang képzése megismerhetı, reprodukálható legyen. A hangszeres zenélés perspektívájából szemlélve, betekintést nyerhettünk ezúttal a zene fejlıdésének folyamatába is A második fejezetben az ún. fizikai modellezés segítségével történı hegedőhang szintézis matematikai, és fizikai alapjaival ismerkedtünk meg. Kiderült, hogy a hegedő hangszintézise az eddigi fizikai-matematikai modellek jóval alaposabb újragondolását igényli A más hangszerek szintézisénél mőködı struktúrákat ugyanis eddig még nem sikerült hathatósan beleintegrálni egy jól definiált vonós modellbe. A fı problémát az ún. vonóval való gerjesztés fizikai problémája okozta A tapasztalataim által kialakított új szemlélet bevezetése céljából kezdetben matematikai

levezetéseket használva, szükség volt arra is, hogy újra megfogalmazzak már eddig is alkalmazott módszereket, ezáltal olyan általános összefüggésekbe helyeztem azokat, hogy képes legyek új feladatok megoldására is. Végül egy teljesen új fizikai modellt, új módszert és szemléletet sikerült bevezetni az elosztott paraméterő mechanikai rendszerek rezonanciájának vizsgálatára. A harmadik fejezetben elsısorban a modell szintéziséhez szükséges digitális lineáris szőrık tervezéséhez, paramétereinek meghatározásához a tanszéken már ismert, meglévı módszereket reprodukáltam, és dokumentáltam matematikai levezetésekkel. Végül saját ötleten alapuló gyakorlati módszereket mutattam be a hangszertest átviteli függvényének kimérésére. 35 4.2 A hangzó zenei anyag ismertetése A mellékelt audió CD-n hallható szintetizált hegedőhang kiválasztásánál három szempont vezérelt. Tesztelési célból lehetıleg a hegedő

összes regiszterét megszólaltassam, minél több hangot. Ennek a feladatnak sikerült maximálisan eleget tenni, hiszen 3 oktávon keresztül az összes félhang felhasználásra került, több lefogási pozícióban A jelenlegi szintézer kétféle ún. vonásnemet tud: egy elemi szintő legato-t és egy barokk jellegő detaché-t A zenei artikuláció így még nem olyan gazdag, hogy egyszerő dallamoknál, daloknál bonyolultabb, lassú tempójú, például barokk darabokat érdemes legyen megszólaltatni. Valamiféle lassú tempójú, egyszerő dallam vagy hangsor mellett egy virtuóz, gyors hegedődarab vagy tétel az, ami zeneileg indokolt. Zenész kíváncsiságomat is ki akartam elégíteni. Az a kérdés foglalkoztatott, hogy vajon az elıadók mai túl gyors tempói elsısorban a zenére, a zenemőre, annak pszicho-akusztikai tartalmára jelentenek káros befolyást, vagy a túl gyors tempó inkább azért jelent problémát, mert a játékosok görcsös erılködése

akadályozza a mőélvezetet, esetleg a tiszta intonáció gyors elérésének problémája a fı ok? Az elıbb feltett zeneesztétikai jellegő kérdés megválaszolása azért sem könnyő, mert még vannak a világon olyan virtuóz hegedősök, akik sikerrel el tudják fedni fülünk elıl ezt a problémát A bemutató CD anyaga: 1. Egy, skálaszerő, lassú tempójú dallam 2. Néhány soros részlet egy gyors tempójú szólóhegedőre írt mőbıl: J.S Bach h-moll Partita - Presto (BWV 1002) 4.3 Az alkalmazás kiterjesztésének lehetıségei A fizikai hangszintézis tökéletesítésének kettıs célja van. Egyrészt feltárja azokat az eddig még nem teljesen megértett bonyolult folyamatokat, amelyek a hangszer hangképzése folyamán létrejönnek. („Modellezés”) • Másrészt tökéletesítse azokat a paramétereket, amelyek segítségével a szintetizált hang ’megtévesztésig’ hasonlíthat az eredeti hangszeres elıadás hangjához. Ehhez azonban sokszor

nagyon mély zenei és hangszertechnikai ismeretek is szükségesek. („A hang utánzása” és „a kottakép elıadásának hősége.”) • 36 4.31 További feladatok a hegedőhang szintézisében Az elıbb említett kettıs cél számomra muzsikusi tapasztalataim bıvülését is jelenti. A hangképzés modellezésében fontos lehet: • A gerjesztési modell jobb megismerése, kísérleti igazolása. • Számos olyan kísérletileg megfigyelhetı, de modellben nem szereplı jelenség van, amely befolyásolhatja a hang minıségét. Például kimutatható, hogy a nyereg reflexiója közelítıleg sem tökéletes. A jelenlegi modell bıvítését meghatározzák maguk a hegedőtechnikai elemek, játékmódok, elıadási stílusok is. Például: • • • • A több húron való egyidejő játék fajtái: kettısfogások, akkordok, kettıs trillák megvalósítása a modell továbbfejlesztésével. A különbözı karakterő vonásnemek (detaché, legato, portato,

staccato, stb.) kidolgozása, amelyek zenei korszakonként is változtak. Egy hangszer jellegzetes hangját nem csak a hangszín, hanem a felfutási, kitartási, lecsengési idık is meghatározzák. Ebben a modellben ezt a rendszerbe bevitt gerjesztés (a limitált súrlódó erı) burkolójával lehet meghatározni egyéb effektusok: üveghangok, pizzicato, col legno, sul ponticello stb., fizikai modellezése. a zenei formálás, makro és mikroszinten: dinamika, súlyok, díszítések vezérlése. 4.31 Más hangszerek hangjának szintézise A ma használt többi vonós hangszer is a hegedőcsalád tagja, tehát újabb paraméterekkel a modell változatlanul használható. Régebbi hangszertípusok esetén pl viola d’amore, amelyiknek rezonánshúrjai is vannak, már gond lehet. Túlzás nélkül állítható, hogy a vonósok az egyik legbonyolultabb módon megszólaló hangszerek. A hangszerek rezonanciájának feltérképezésében, modellezésében megismert fizikai és

matematikai módszerek segíthetnek más hangszerek mőködésének könnyebb megértésében. 37 Irodalomjegyzék [1] [2] Bank Balázs, “Physics-Based Sound Synthesis of the Piano”, Master’s thesis, Helsinki University of Technology, 2000 Boris Schwarz, “Great Masters of the violin”, Robert Hale, London, 1984 [3] Brockhaus-Riemann, „Zenei lexikon” , Zenemőkiadó, Budapest, 1983-85 [4] Dr. Granát János, „Hangszerek fizikája”, egyetemi jegyzet, BME, Budapest, 2003 [5] Dr. Fodor György, „Jelek, rendszerek és hálózatok”, Mőegyetemi Kiadó, 1998 [6] Halmy Ferenc – Zipernovszky Mária, „Hubay Jenı”, Zenemőkiadó, Budapest, 1976 [7] Halmai Erzsébet, (szerk.) „Hegedő módszertan”, fıiskolai jegyzet, Debreceni Konzervatórium, 1989 [8] Ivan Galamian, „A hegedőjáték és tanítás alapjai”,Zenemőkiadó, Budapest, 1978 [9] Julius O. Smith III: Physical Modeling using Digital Waveguides Computer Music Journal,special issue

on Physical Modeling of Musical Instruments, Part I Volume 16, no. 4, pp 74-91, Winter, 1992 [10] Leopold Mozart, „Hegedőiskola” ,Mágus Kiadó, Budapest, 1998 [11] Neville H Fletcher, Thomas D. Rosing, „The Physics of Musical Instruments”, Springer-Verlag New York, 1998 [12] Nikolaus Harnoncourt: „A beszédszerő zene”, Editio Musica, Budapest, 1989 [13] Papp Sándor Róbert, „Jakob Dont hegedő etődjei”, egyetemi szakdolgozat Debreceni Konzervatórium, 1999 [14] B. Bank et al, „Signal-, and physics-based sound synthesis of musical instruments”, Periodica Polytechnica ser el eng vol 47, no 3-4, pp 269-295 (2004) [15] Dr. Sujbert László, „Beágyazott rendszerek laboratórium”, mérési útmutató, Budapesti Mőszaki Egyetem, 2005 [16] Rakos Miklós, „Veszprémtıl Szentpétervárig (Auer Lipót élete és mővészete)”, Veszprém, 1981 [17] Ulrich Michels, „SH-atlasz, Zene”, Springer-Verlag Budapest, 1994 38 [18] Dr. Szende

Ottó, Nemessúri Mihály, „A hegedőjáték élettani alapjai”, Zenemőkiadó Vállalat, Budapest, 1965 [19] Dr. Tarnóczy Tamás, „Zenei akusztika”, Zenemőkiadó, Budapest, 1982 [20] Yehudi Menuhin, William Primrose, „Violin and Viola”, Kahn & Averill, London, 1991 [21] Dr. Vadon Géza, „Hangszerész (vonós) szakmai ismeret”, Mőszaki Könyvkiadó, 1997 39